一种晶圆键合机的制作方法

本发明涉及晶圆键合领域，尤其是涉及到一种晶圆键合机。

背景技术：

晶圆键合技术是指通过化学和物理作用将两块已镜面抛光的同质或异质的晶片紧密地结合起来，晶片接合后，界面的原子受到外力的作用而产生反应形成共价键结合成一体，并使接合界面达到特定的键合强度，晶圆除了硅硅直接键合这种同质材料键合之外，大部分都是通过异质材料进行键合，通常采用的异质材料为粘合剂，由于两个键合的材料不同，晶片之间必然存在着热失配及晶格失配等问题，现有通过异质材料进行键合的晶圆键合机设备键合过程中界面将会产生应力，界面处会形成一定的位错，导致晶片表面会有一定的杂质和多孔层结构，会严重影响器件的性能，因此需要研制一种晶圆键合机，以此来解决现有通过异质材料进行键合的晶圆键合机设备键合过程中界面将会产生应力，界面处会形成一定的位错，导致晶片表面会有一定的杂质和多孔层结构，会严重影响器件性能的问题。

本

技术实现要素：

针对现有技术的不足，本发明是通过如下的技术方案来实现：一种晶圆键合机，其结构包括键合压力装置、立柱、操作台、液泵、液箱、键合定位装置、集尘箱、气泵，所述的操作台内部由左至右设有液箱和集尘箱，所述的液箱一侧设有液泵，所述的液泵和液箱相配合，所述的集尘箱一侧设有气泵，所述的气泵和集尘箱相配合，所述的操作台顶部中心位置设有键合定位装置，所述的液箱通过液泵和键合定位装置连接，所述的集尘箱通过气泵和键合定位装置连接，所述的操作台后端中心位置设有立柱，所述的立柱垂直固定在操作台上，所述的键合定位装置正上方设有键合压力装置，所述的键合压力装置和键合定位装置相配合，所述的键合压力装置安装在立柱上。

作为本技术方案的进一步优化，所述的键合压力装置由压力油缸、伺服缸、晶圆压力机构、滑杆、电机组成，所述的晶圆压力机构顶部中心位置设有电机，所述的电机和晶圆压力机构相配合，所述的电机顶部设有压力油缸，所述的压力油缸延伸首端和电机连接，所述的压力油缸垂直安装在在立柱上，所述的压力油缸两侧设有两根伺服缸，所述的伺服缸垂直安装在晶圆压力机构上，所述的晶圆压力机构上设有滑杆，所述的滑杆和晶圆压力机构采用滑动配合。

作为本技术方案的进一步优化，所述的晶圆压力机构由主动齿轮盘、吸盘、左晶圆限位架、框架、右晶圆限位架组成，所述的框架中心位置设有主动齿轮盘，所述的框架两侧设有左晶圆限位架和右晶圆限位架，所述的左晶圆限位架和右晶圆限位架与主动齿轮盘传动连接，所述的框架底部设有吸盘。

作为本技术方案的进一步优化，所述的左晶圆限位架由限位板、主动滑杆、主动齿条、从动滑杆组成，所述的限位板顶部设有主动滑杆和从动滑杆，所述的主动滑杆和从动滑杆与限位板连接，所述的主动滑杆一端设有主动齿条，所述的主动齿条和主动齿轮盘相啮合。

作为本技术方案的进一步优化，所述的键合定位装置由清洁环筒、液环、晶圆台、液管、液孔组成，所述的清洁环筒内部中心位置设有晶圆台，所述的晶圆台和清洁环筒相扣合，所述的晶圆台顶部设有液环，所述的液环和晶圆台连接，所述的液环内圈上均匀分布有液孔，所述的液孔和液环为一体化结构，所述的液环外圈上设有液管，所述的液管和液环连接。

作为本技术方案的进一步优化，所述的清洁环筒由风嘴、风管、限位环筒、风孔、密闭垫板组成，所述的限位环筒内圈上设有密闭垫板，所述的密闭垫板和限位环筒相扣合，所述的密闭垫板顶部分布有风孔，所述的密闭垫板上方设有风管，所述的风管和限位环筒连接，所述的风管前端设有风嘴，所述的风嘴和风管连接。

有益效果

本发明一种晶圆键合机，设计合理，功能性强，具有以下有益效果：

本发明键合压力装置和键合定位装置相配合，通过键合压力装置形成的晶圆夹合定向输送结构下，能够使上晶圆稳定垂直向下输送，利用左晶圆限位架和右晶圆限位架形成的收缩扩张结构，能够对不同直径的晶圆达到有效平稳的固定推送效果，通过键合定位装置形成的晶圆清洁限位结构下，能够使上晶圆在键合压力装置的输送下准确达到下晶圆上方，在形成的多向清洁结构作用下，能够有效对上晶圆和下晶圆的键合面进行环绕清洁，并在清洁完毕后向下晶圆的键合面输出粘合剂，利用键合压力装置形成的外力的作用，使上晶圆和下晶圆完成键合，能够避免晶圆在键合后表面出现杂质和多孔层结构；

本发明左晶圆限位架和右晶圆限位架在主动齿轮盘的传动作用下，能够相互夹合或者扩张，在限位板形成的圆弧形结构配合内侧设置有的水平卡槽结构下，能够对不同直径的晶圆达到水平定位的效果，在伺服缸和滑杆以及吸盘形成的活动施力定位结构作用下，吸盘在伺服缸的控制下，能够脱离或吸附在上晶圆表面，防止上晶圆在垂直输送中发生偏位，同时在键合过程中能够配合压力油缸形成双向压力，使上晶圆和下晶圆之间的键合面，在粘合剂的作用下快速交合；

本发明下晶圆被平整放置在晶圆台上，通过风管和风嘴以及风孔在限位环筒内圈形成的环绕负压结构，启动气泵的一瞬间能够在上晶圆和下晶圆的键合面生成环绕负压空气流，吸取上晶圆和下晶圆键合面的各种微粒杂质和粉尘，通过液环和液孔以及液管形成的环状多向出液结构，能够快速均匀向下晶圆的键合面输出粘合剂，粘合剂稳定覆盖在下晶圆的键合面，使上晶圆和下晶圆键后形成共价键结合成一体，并使接合界面达到特定的键合强度。

附图说明

通过阅读参照以下附图对非限制性实施例所作的详细描述，本发明的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本发明一种晶圆键合机的前视结构示意图；

图2为本发明键合压力装置的前视结构示意图；

图3为本发明晶圆压力机构的俯视剖面结构示意图；

图4为本发明左晶圆限位架的俯视结构示意图；

图5为本发明键合定位装置的俯视结构示意图；

图6为本发明清洁环筒的俯视结构示意图。

图中：键合压力装置-1、压力油缸-11、伺服缸-12、晶圆压力机构-13、主动齿轮盘-13a、吸盘-13b、左晶圆限位架-13c、限位板-13c1、主动滑杆-13c2、主动齿条-13c3、从动滑杆-13c4、框架-13d、右晶圆限位架-13e、滑杆-14、电机-15、立柱-2、操作台-3、液泵-4、液箱-5、键合定位装置-6、清洁环筒-61、风嘴-61a、风管-61b、限位环筒-61c、风孔-61e、密闭垫板-61f、液环-62、晶圆台-63、液管-64、液孔-65、集尘箱-7、气泵-8。

具体实施方式

为使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施方式以及附图说明，进一步阐述本发明的优选实施方案。

实施例1

请参阅图1-4，本发明提供一种晶圆键合机的具体实施方式：

请参阅图1，一种晶圆键合机，其结构包括键合压力装置1、立柱2、操作台3、液泵4、液箱5、键合定位装置6、集尘箱7、气泵8，所述的操作台3内部由左至右设有液箱5和集尘箱7，所述的液箱5一侧设有液泵4，所述的液泵4和液箱5相配合，所述的集尘箱7一侧设有气泵8，所述的气泵8和集尘箱7相配合，所述的操作台3顶部中心位置设有键合定位装置6，所述的液箱5通过液泵4和键合定位装置6连接，所述的集尘箱7通过气泵8和键合定位装置6连接，所述的操作台3后端中心位置设有立柱2，所述的立柱2垂直固定在操作台3上，所述的键合定位装置6正上方设有键合压力装置1，所述的键合压力装置1和键合定位装置6相配合，所述的键合压力装置1安装在立柱2上。

请参阅图2，所述的键合压力装置1由压力油缸11、伺服缸12、晶圆压力机构13、滑杆14、电机15组成，所述的晶圆压力机构13顶部中心位置设有电机15，所述的电机15和晶圆压力机构13相配合，所述的电机15顶部设有压力油缸11，所述的压力油缸11延伸首端和电机15连接，所述的压力油缸11垂直安装在在立柱2上，所述的压力油缸11两侧设有两根伺服缸12，所述的伺服缸12垂直安装在晶圆压力机构13上，所述的晶圆压力机构13上平行等距设有两根滑杆14，所述的滑杆14和晶圆压力机构13采用滑动配合。

请参阅图3，所述的晶圆压力机构13由主动齿轮盘13a、吸盘13b、左晶圆限位架13c、框架13d、右晶圆限位架13e组成，所述的框架13d中心位置设有主动齿轮盘13a，所述的主动齿轮盘13a通过电机15产生驱动转矩，所述的框架13d两侧设有左晶圆限位架13c和右晶圆限位架13e，所述的左晶圆限位架13c和右晶圆限位架13e与主动齿轮盘13a传动连接，所述的框架13d底部平行等距设有两个吸盘13b。

请参阅图4，所述的左晶圆限位架13c由限位板13c1、主动滑杆13c2、主动齿条13c3、从动滑杆13c4组成，所述的限位板13c1顶部平行等距设有主动滑杆13c2和从动滑杆13c4，所述的主动滑杆13c2和从动滑杆13c4与限位板13c1连接，所述的主动滑杆13c2一端设有主动齿条13c3，所述的主动齿条13c3和主动齿轮盘13a相啮合。

还包括每根滑杆14对应和一根伺服缸12连接，每个吸盘13b对应和一根滑杆14连接。

还包括所述的主动齿条13c3和主动滑杆13c2呈一字型水平结构连接。

还包括所述的限位板13c1呈圆弧形板状结构并且内侧设置有水平卡槽。

在使用时，左晶圆限位架13c和右晶圆限位架13e在主动齿轮盘13a的传动作用下，能够相互夹合或者扩张，在限位板13c1形成的圆弧形结构配合内侧设置有的水平卡槽结构下，能够对不同直径的晶圆达到水平定位的效果，在伺服缸12和滑杆14以及吸盘13b形成的活动施力定位结构作用下，吸盘13b在伺服缸12的控制下，能够脱离或吸附在上晶圆表面，防止上晶圆在垂直输送中发生偏位，同时在键合过程中能够配合压力油缸11形成双向压力，使上晶圆和下晶圆之间的键合面，在粘合剂的作用下快速交合。

实施例2

请参阅图1-6，本发明提供一种晶圆键合机的具体实施方式：

请参阅图1，一种晶圆键合机，其结构包括键合压力装置1、立柱2、操作台3、液泵4、液箱5、键合定位装置6、集尘箱7、气泵8，所述的操作台3内部由左至右设有液箱5和集尘箱7，所述的液箱5一侧设有液泵4，所述的液泵4和液箱5相配合，所述的集尘箱7一侧设有气泵8，所述的气泵8和集尘箱7相配合，所述的操作台3顶部中心位置设有键合定位装置6，所述的液箱5通过液泵4和键合定位装置6连接，所述的集尘箱7通过气泵8和键合定位装置6连接，所述的操作台3后端中心位置设有立柱2，所述的立柱2垂直固定在操作台3上，所述的键合定位装置6正上方设有键合压力装置1，所述的键合压力装置1和键合定位装置6相配合，所述的键合压力装置1安装在立柱2上。

请参阅图2，所述的键合压力装置1由压力油缸11、伺服缸12、晶圆压力机构13、滑杆14、电机15组成，所述的晶圆压力机构13顶部中心位置设有电机15，所述的电机15和晶圆压力机构13相配合，所述的电机15顶部设有压力油缸11，所述的压力油缸11延伸首端和电机15连接，所述的压力油缸11垂直安装在在立柱2上，所述的压力油缸11两侧设有两根伺服缸12，所述的伺服缸12垂直安装在晶圆压力机构13上，所述的晶圆压力机构13上平行等距设有两根滑杆14，所述的滑杆14和晶圆压力机构13采用滑动配合。

请参阅图3，所述的晶圆压力机构13由主动齿轮盘13a、吸盘13b、左晶圆限位架13c、框架13d、右晶圆限位架13e组成，所述的框架13d中心位置设有主动齿轮盘13a，所述的主动齿轮盘13a通过电机15产生驱动转矩，所述的框架13d两侧设有左晶圆限位架13c和右晶圆限位架13e，所述的左晶圆限位架13c和右晶圆限位架13e与主动齿轮盘13a传动连接，所述的框架13d底部平行等距设有两个吸盘13b。

请参阅图4，所述的左晶圆限位架13c由限位板13c1、主动滑杆13c2、主动齿条13c3、从动滑杆13c4组成，所述的限位板13c1顶部平行等距设有主动滑杆13c2和从动滑杆13c4，所述的主动滑杆13c2和从动滑杆13c4与限位板13c1连接，所述的主动滑杆13c2一端设有主动齿条13c3，所述的主动齿条13c3和主动齿轮盘13a相啮合。

请参阅图5，所述的键合定位装置6由清洁环筒61、液环62、晶圆台63、液管64、液孔65组成，所述的清洁环筒61内部中心位置设有晶圆台63，所述的晶圆台63和清洁环筒61相扣合，所述的晶圆台63顶部设有液环62，所述的液环62和晶圆台63连接，所述的液环62内圈上均匀分布有液孔65，所述的液孔65和液环62为一体化结构，所述的液环62外圈上均匀等距设有四根液管64，所述的液管64和液环62连接。

请参阅图6，所述的清洁环筒61由风嘴61a、风管61b、限位环筒61c、风孔61e、密闭垫板61f组成，所述的限位环筒61c内圈上设有密闭垫板61f，所述的密闭垫板61f和限位环筒61c相扣合，所述的密闭垫板61f顶部分布有风孔61e，所述的风孔61e向上垂直设置在密闭垫板61f上，所述的密闭垫板61f上方均匀等距设有四根风管61b，所述的风管61b和限位环筒61c连接，所述的风管61b前端设有风嘴61a，所述的风嘴61a和风管61b连接。

还包括每根滑杆14对应和一根伺服缸12连接，每个吸盘13b对应和一根滑杆14连接。

还包括所述的主动齿条13c3和主动滑杆13c2呈一字型水平结构连接。

还包括所述的限位板13c1呈圆弧形板状结构并且内侧设置有水平卡槽。

还包括所述的液环62通过液管64与液泵4连接，所述的限位环筒61c和气泵8连接。

还包括各风管61b沿限位环筒61c围成环墙结构，所述的风管61b水平倾斜设置在限位环筒61c内圈上。

还包括所述的风嘴61a前端和向外侧面各设置有一个风口。

在使用时，结合实施一，下晶圆被平整放置在晶圆台63上，通过风管61b和风嘴61a以及风孔61e在限位环筒61c内圈形成的环绕负压结构，启动气泵8的一瞬间能够在上晶圆和下晶圆的键合面生成环绕负压空气流，吸取上晶圆和下晶圆键合面的各种微粒杂质和粉尘，通过液环62和液孔65以及液管64形成的环状多向出液结构，能够快速均匀向下晶圆的键合面输出粘合剂，粘合剂稳定覆盖在下晶圆的键合面，使上晶圆和下晶圆键后形成共价键结合成一体，并使接合界面达到特定的键合强度。

其具体实现原理如下：

键合压力装置1和键合定位装置6相配合，通过键合压力装置1形成的晶圆夹合定向输送结构下，能够使上晶圆稳定垂直向下输送，利用左晶圆限位架13c和右晶圆限位架13e形成的收缩扩张结构，能够对不同直径的晶圆达到有效平稳的固定推送效果，因为左晶圆限位架13c和右晶圆限位架13e在主动齿轮盘13a的传动作用下，能够相互夹合或者扩张，在限位板13c1形成的圆弧形结构配合内侧设置有的水平卡槽结构下，能够对不同直径的晶圆达到水平定位的效果，在伺服缸12和滑杆14以及吸盘13b形成的活动施力定位结构作用下，吸盘13b在伺服缸12的控制下，能够脱离或吸附在上晶圆表面，防止上晶圆在垂直输送中发生偏位，同时在键合过程中能够配合压力油缸11形成双向压力，使上晶圆和下晶圆之间的键合面，在粘合剂的作用下快速交合，通过键合定位装置6形成的晶圆清洁限位结构下，能够使上晶圆在键合压力装置1的输送下准确达到下晶圆上方，在形成的多向清洁结构作用下，能够有效对上晶圆和下晶圆的键合面进行环绕清洁，并在清洁完毕后向下晶圆的键合面输出粘合剂，利用键合压力装置1形成的外力的作用，使上晶圆和下晶圆完成键合，因为环绕负压空气流，吸取上晶圆和下晶圆键合面的各种微粒杂质和粉尘，通过液环62和液孔65以及液管64形成的环状多向出液结构，能够快速均匀向下晶圆的键合面输出粘合剂，粘合剂稳定覆盖在下晶圆的键合面，使上晶圆和下晶圆键后形成共价键结合成一体，并使接合界面达到特定的键合强度，避免晶圆在键合后表面出现杂质和多孔层结构。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点，本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神或基本特征的前提下，不仅能够以其他的具体形式实现本发明，还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围，因此本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定，而不是上述说明限定。

此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。